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便攜醫療設備的IWAS無線充電設計有什么優勢?

2019-10-13 09:34 ? 次閱讀

無線充電離我們已經近在咫尺。它首先是用在手機等較小的設備上,現在已經擴展到醫療和其他便攜式設備上,甚至是電動汽車上。IWAS接收線圈將使您的移動式醫療設備能夠高效、可靠地充電。

想象一下,你是一家大城市急救室的醫療技師。你在各個病房之間穿梭,使用便攜式診斷設備協助醫護人員做診斷。工作壓力大,病人源源不斷,你根本沒時間去找插座,把你的設備插上去。你大概愿意把設備放到一個地方,讓它自動充電。這樣你就能到下一個病人或傷者那里,他們需要動作迅速和高效的醫護人員。對你和病人來說幸運的是,無線充電已經是一種現成的技術。

無線充電的標準

行業標準規范正在引領無線充電的發展。無線充電聯盟(WPC)的標準也被稱為Qi(發音“奇”)。這個規范又分為系統的三個核心部分:功率發射器、功率接收器以及這兩個器件之間的通信協議。這個標準的主要特點是(見圖1):

圖1:無線充電系統方塊圖(來源:無線充電聯盟網站)

一種從底座到便攜式設備的非接觸式功率傳輸方法,這種方法的物理基礎是線圈之間的近場電磁感應。

使用一個次級(或接收)線圈傳輸大約5W功率。

工作頻率范圍為110Hz至205kHz。

在底座表面擺放便攜式設備的方式有兩種:一種方式是在底座表面的指定位置擺放便攜式設備,底座通過該表面的一個或幾個固定的位置提供能量;自由定位允許便攜式設備隨意擺放在充電站表面,從該表面的任何地方提供能量。

可以達到非常低的待機功耗,這取決于具體的實現方法。

能夠靈活地把系統集成到便攜式設備。

一個簡單的通信協議就能夠使便攜式設備完全控制能量傳輸過程。

IWAS線圈的優點

IWAS接收器線圈采用專利的IHLP技術制造。線圈采用一個安裝在復合材料芯/防護罩上的磁性導線線圈。這使IWAS接收器線圈比競爭技術多了一些明顯的優點:

無線充電接收線圈的高磁導率防護罩;

防護罩材料特性:磁導率至24;電阻率在100V下大于10MΩ;鐵芯損耗在500高斯、250kHz下為4000mW/cc;在400高斯下磁飽和為50%;

高飽和鐵粉不受永磁的影響;

堅固耐用的結構;

不需要充電接口連接器,而連接器在清洗/消毒的時候會腐蝕或泄漏;

一個充電區可放多個設備,不用考慮制造商;

尺寸和形狀可以定制,以適合任何符合WPC規范的設備;

符合RoHS指令2002/95/EC。

能量傳輸過程分為4個階段:

選擇階段:功率發射器監視充電接口,探測待充電的設備是否擺放到位。如果沒有探測到設備,功率發射器將不停地查驗(ping)功率接收器。如果在給定的時間里沒有探測到要充電的設備,功率發射器就會進入待機模式。

ping階段:類似于聲納,功率發射器發出一個數字ping信號,探測可充電設備。如果探測到設備,功率發射器就把功率信號保持在ping信號的電平,然后進入識別和配置階段。如果沒有探測到設備,功率發射器就返回到選擇階段。

識別和配置階段:功率發射器與功率接收器協商,確定給接口上需要充電的設備提供多大的功率。如果設備從接口上移開,功率發射器就返回到選擇階段。

功率傳輸階段:功率發射器向功率接收器提供能量,根據功率接收器的反饋情況調整所需要的電流。在功率傳輸過程中出現異常情況時,安全功能會適時關閉功率傳輸,并返回到選擇階段。

這個標準已經得到電子行業各領域內超過90家公司的支持。

無線充電技術

無線充電使用近場電磁感應原理,將能量從充電底座(襯墊)傳送到便攜設備。在不斷變化的距離上,充電襯墊中的發射器線圈(Tx)向嵌入在手機等便攜式設備中的接收器線圈(Rx)傳送能量。充電襯墊里的發射器/初級線圈在上電時產生一個類似于傳統變壓器的電磁場,感應電流流過便攜式設備上的次級線圈(充電底座有一個功率轉換電路,將電能轉換為電磁場。在接收器端,功率接收單元將電磁場重新轉換為電能,對設備的電池充電)。發射器和接收器相互通信,控制充電過程。

Vishay Dale Electronics公司的IWAS系列Qi無線充電接收線圈/防護罩,是第一批可用于符合WPC規范的器件的商用無線充電線圈。IWAS系列的效率達到70%或更高,為接收線圈提供高磁導率防護罩,阻斷充電磁通,防止它損壞敏感器件或電池。IWAS系列無線充電接收線圈/防護罩的性能不會受到永磁體的不利影響。

無線充電設計安裝

IWAS型接收線圈使用一種非常薄的、用壓縮鐵粉做成的薄片制造(圖2)。工程師專門設計了一種特殊的扁平磁體導線線圈,以降低銅損并增大磁通,然后把線圈安裝到薄片上。從線圈上剝出引線,鍍鋅,以便連到客戶的電路上。然后把完整的IWAS接收線圈與便攜式醫療電子設備的背面結合為一個整體,連接到通信/充電電路上。這樣,設備就可以安放在任何符合Qi規范的充電底座上。

圖2:IWAS型接收線圈。圖示為IWAS-4832FF-50、1歐元和IWAS-3827EC-50

無線充電設計測試

無線充電的醫療設備需要獨立的實驗室對電磁兼容性進行認定,一些可用的標準如下:FFC parts 15和18,IC ICES-001,IC射頻標準規范(RSS),EU EMC指令和R&TTE指令。有很多獨立的實驗室可以進行這些測試。

無線充電離我們已經近在咫尺。它首先是用在手機等較小的設備上,現在已經擴展到醫療和其他便攜式設備上,甚至是電動汽車上。IWAS接收線圈將使您的移動式醫療設備能夠高效、可靠地充電。

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